[发明专利]一种重力坝安全表面变形预警方法和装置

权利要求书

1.一种重力坝安全表面变形预警方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，基于大坝运行环境、地质条件、结构材料和安全状态，通过失效模式分析确定重力坝可能出现的失效模式，同时确定水库上、下游水位及气温库水温度极限变动范围Ω；

步骤2，根据步骤1确定的可能失效模式，对各失效模式进行风险分析并排序，根据不可接受的风险确定敏感监测部位，确定敏感监测部位各失效模式可监测物理量的破坏或失效准则，并根据可监测物理量类型和风险大小确定监测仪器位置、种类、数量和密度；

步骤3，获取各敏感测点的各监测项目实测数据的测值序列以及对应坝段坝面的变形测点测值序列，分别计算各敏感测点的测值序列以及各坝面变形测值序列的关联或相关系数，确定各失效模式与坝面最密切相关的变形测点；

步骤4，对于各失效模式的敏感测点与对应最密切的变形测点建立测值序列回归模型组；

步骤5，对于每一个失效模式将上述回归模型组转化为以关联最密切的变形测点X、Y和Z方向变形回归方程等号右端函数为目标函数、相应敏感测点可监测物理量回归方程等号右端函数及其失效准则为约束条件的极值问题，如某失效模式及对应某变形测点X方向变形建立的约束极值问题如下：

式中H_上为上游水深，H_下为下游水深，T_j(0≤j≤m)为第j只坝体或气温计测值，m为相应坝段基岩温度及气温计总数，t为时间，Ω为水库水位及温度相应变化范围，g_Mk(·)为第M种失效模式下第k个可监测物理量以(H_上，H_下，T_j，t)为自变量的对应回归函数，Ω_k为第M种失效模式下第k个可监测物理量的屈服、失效或破坏准则所对应的范围，第M种失效模式下对应最密切表面变形测点X方向变形的目标函数f_MX(H_上，H_下，T_j,t)表达式如下：

无温度计实测数据时：

其中c₀、a_i、b_1j、d₁、d₂均为回归系数，θ、k₁、k₂为模型参数；

有坝体和气温实测数据时：

约束条件如下：

上游水深H_上∈[0，H′]，

式中H₁为坝顶高程，H₀为最低库水位，H_R为变形测点对应坝段的建基面高程；

下游水深H_下∈[0，H″]，式中H_R为变形测点对应坝段的建基面高程；

根据各关键失效模式的不同，选择相应的约束条件和失效准则；

约束条件中应变计ε_主拉、防渗帷幕后第一排扬压力测压管水位h、多点变位计或裂缝开度y回归方程如下：

无温度计测值时：

有坝体温度计测值时：

式中参见含义同上；

对于某一坝体表面变形测点X(Y、Z)方向的位移，所有相关失效模式组成的极值问题解的交集的上下界即为对应变形测点X(Y、Z)方向双边预警指标；

步骤6，大坝实测数据与对应的预警指标比较，对于某一失效模式M，当X：即对于X方向表面变形超出预警指标为的上、下边界时进行报警。